Reakčne viazaný karbid kremíka

Výrobcovia hľadajú energeticky účinnejšie motory a chcú nahradiť kritické kovy. Tieto motívy iniciovali vývoj rôznych keramických materiálov a postupov. Reakčne viazaný karbid kremíka je výsledkom týchto výskumov.Reakčne viazaný karbid kremíka je typ karbidu kremíka, ktorý sa vyrába chemickou reakciou medzi grafitom alebo poréznym uhlíkom s roztaveným kremíkom. Materiál obsahuje určité stopy kremíka, preto sa označuje aj ako silikónovaný karbid kremíka. jeho vynikajúce vlastnosti odolnosti voči opotrebovaniu a chemikáliám ho predurčujú na použitie v extrémnych prostrediach. Vďaka svojej vysokej tvrdosti a dobrej teplotnej odolnosti je keramika z karbidu kremíka vhodná na rôzne typy aplikácií, ako sú opotrebovateľné diely a axiálne ložiská.
V tejto príručke sa budeme venovať rôznym aspektom reakčne viazaných karbidov kremíka, ako sú ich kľúčové vlastnosti a aplikácie. Ďalej sa budeme zaoberať rôznymi typmi reakčne viazaných karbidov kremíka. Začnime...

Spracovanie karbidu kremíka viazaného reakciou
Reakčne viazaný karbid kremíka sa vyrába zmesou karbidu kremíka a uhlíka s kvapalným kremíkom. Karbid kremíka sa získava po reakcii medzi kremíkom a uhlíkom. Zvyšné póry po reakcii sú vyplnené kremíkom. Výsledkom je hustý kompozit SiC-Si.
Rozdelenie veľkosti častíc a pomer medzi SIC a uhlíkom sa u rôznych výrobcov značne líši. Preto sa materiál vyrába v širokom rozsahu vlastností a zloženia. Napríklad na jednej strane je možné infiltrovať uhlíkové vlákno alebo tkaninu tekutým kremíkom. Na druhej strane však môžete vyrobiť nepriepustný kremík s malým množstvom uhlíka.
Okrem toho mnohí výrobcovia vyrábali reakčne viazaný karbid kremíka s prípravkami, ktoré obsahujú organické zmäkčovadlo, častice karbidu kremíka a uhlík. Zmes sa formuje lisovaním, vytláčaním alebo vstrekovaním. Výrobcovia majú navyše dobrú kontrolu nad toleranciou komponentov, pretože reakčný proces ponúka menej ako 1% rozmerových zmien.

Aké sú rôzne typy reakčne viazaného karbidu kremíka?
Existujú dva základné typy reakčne viazaného karbidu kremíka:
1. Monolitický alebo pevný karbid kremíka viazaný reakciou
V tomto type karbidu kremíka kremík preniká do integrálnej absorpčnej schopnosti matrice. V dôsledku toho získate nepriepustné zloženie. Voľný kremík tiež vytvára povrchovú štruktúru, ktorá zníži trenie pre predĺženie životnosti súčiastky.
Monolitický karbid kremíka viazaný reakciou je vhodným kandidátom na tribologické komponenty. Používa sa v kvapalinách, ktoré sú trochu žieravé alebo kyslé, vrátane abrazívnych, palív, ľahkých uhľovodíkov atď. Ponúka najvyššiu schopnosť PV pri spojení s rôznymi mechanickými uhlíkovými materiálmi.
2. Reakčne viazaný karbid kremíka s grafitom (CMC)
Je to nepriepustný materiál s jedinečnou štruktúrou povrchu. Jeho krásna štruktúra je spôsobená prítomnosťou grafitu a kremíka. Tento typ keramiky z karbidu kremíka má tiež vynikajúcu tepelnú vodivosť a nižší stupeň tepelnej rozťažnosti. Vďaka týmto schopnostiam je vhodný na aplikácie náchylné na rôzne trecie sily, nárazy, eróziu, oderu, vysoké teploty a tepelné šoky.

Rôzne vlastnosti karbidu kremíka
Trieda materiálu definuje vlastnosti rôznych zložiek karbidu kremíka. Napríklad v prípade úplne hustého kompozitu SIC-SI materiál vykazuje vynikajúcu pevnosť v ohybe pri izbovej teplote. Túto vlastnosť si zachováva až do teploty topenia kremíka, ktorá je 1410o C. Jeho Youngov modul sa pohybuje v rozmedzí 350 až 400 GPa.
Nižšie sú uvedené niektoré kľúčové vlastnosti karbidu kremíka:
Karbid kremíka má vynikajúcu schopnosť odolávať širokému spektru kyselín a zásad.
Má dobrú odolnosť proti opotrebovaniu a oxidácii.
Materiál má dobrú schopnosť odolávať oderu.
Vďaka vysokej tepelnej vodivosti a nízkemu koeficientu tepelnej rozťažnosti má vynikajúcu odolnosť proti tepelným šokom.
Svoju pevnosť si zachováva aj pri veľmi vysokých teplotách.
Karbid kremíka má dobrú kontrolu rozmerov zložitých tvarov.

Rôzne aplikácie karbidu kremíka viazaného reakciou
1. Opotrebované časti a axiálne ložiská
sisic sa vyznačuje vynikajúcou odolnosťou proti opotrebovaniu a korózii, vysokou tvrdosťou a pevnosťou pri vysokých teplotách. Vďaka týmto vlastnostiam je ideálny pre rôzne opotrebovávané komponenty, ako sú dosky, skrutky a obežné kolesá. Ďalej ho môžete použiť aj v axiálnych ložiskách, ktoré budú veľmi užitočné na prenášanie extrémne vysokých zaťažení vo veľmi znečistených kvapalinách.
Vďaka jeho kľúčovým vlastnostiam môžu výrobcovia vyrábať kompaktné ložiská, ktoré môžu pracovať v teplotnom rozsahu od -200o C do 400o C.
2. Nábytok pece a podporné komponenty
Odolnosť proti oxidácii, odolnosť proti tepelným šokom a odolnosť proti vysokým teplotám umožňujú spoločnostiam vyrábať podpery pre pece s nízkou hmotnosťou. Medzi rôzne výrobky do pecí patria stĺpiky, dýzy horákov, tenkostenné nosníky, nastavovacie zariadenia a valce.
Tieto výrobky pomáhajú pri úsporách energie a ponúkajú možnosť rýchlejšieho prechodu výrobkov znížením tepelnej hmotnosti pecných vozňov. Pec na báze RBSC by však bola takmer štyrikrát drahšia v porovnaní s kordieritom.
3. Presné komponenty
Po reakcii s kvapalným kremíkom zaznamenáte zanedbateľne malú zmenu objemu. Táto vlastnosť vám poskytuje vynikajúcu kontrolu rozmerov zložitých tvarov. Môžete napríklad vyrábať laserové zrkadlové polotovary, optické lavice a zariadenia na manipuláciu s doštičkami. Tieto komponenty sú tuhé a ľahké a majú vynikajúcu tepelnú stabilitu.

Sisic sa široko používa v lopatkách čerpadiel a mechanických tesneniach vďaka svojej vysokej odolnosti proti oderu. Vlastnosti materiálu závisia od obsahu voľného grafitu vo výrobku. Reakčne viazaný karbid kremíka sa používa ako materiál na nosy tesnení, ktorý dokonale funguje v nepriaznivých prevádzkových prostrediach.
Reakčne viazaný karbid kremíka je materiál, ktorý obsahuje približne 7 až 15% kovového kremíka, malé množstvo nezreagovaného uhlíka a karbid kremíka. Tieto materiály sa vyrábajú pomocou rôznych procesov v závislosti od potreby konečného výrobku. Ak napríklad chcete vyrábať opotrebiteľné súčiastky, výrobné procesy SiC-Si sa budú líšiť od procesu, ktorý ste použili na výrobu presných súčiastok. reakčne viazaný karbid kremíka je ideálny pre aplikácie na opotrebiteľné súčiastky, ako sú tlmivky na reguláciu prietoku, potrubia a väčšie opotrebiteľné súčiastky. Ide o ekonomický a spoľahlivý materiál pre množstvo aplikácií vďaka jeho vynikajúcemu súboru vlastností.